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Die
Erfindung betrifft eine Eisenbahn-Kuppelstange mit Richtgelenken
zum Verbinden von Eisenbahnwagen zu mehrteiligen Eisenbahntragwagen-Einheiten
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Es
sind bereits diesbezügliche Eisenbahn-Kuppelstangen mit
Richtgelenken vorgeschlagen worden.
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Stand der Technik
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Die
bereits vorgeschlagene Ausführung gemäß der
DE 102 46 428 hat jedoch
hauptsächlich den Nachteil, dass das Schwenklager mit seinem Schwenkpunkt
an den Kuppelstangenendzugteilen zwischen Kuppelstange und Wagenuntergestell
sehr nahe an der Kuppelstange zur Stützlagerplatte ausgeführt
ist, wobei die radialen Verschiebungswege der Stützkäfige
sehr klein sind.
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Dadurch
wird der Kraftübertragspunkt des Richtgelenkes aus diesem
Effekt heraus nur geringfügig außermittig verschoben,
was einer optimalen Richtgelenkleistung entgegen steht.
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Der
daraus erzielte Gewinnanteil an Rückstellleistung ist nahezu
unbedeutend.
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Der
hauptsächliche Nachteil der Lösung nach
EP 1 247 715 besteht darin,
dass als Richtgelenkdruckelement für die außermittige
Krafteinleitung und Übertragung zum Wagenuntergestell allein
die Elastomerfederscheibe verantwortlicht ist.
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Aufgrund
der Elastizität dieser Druckfeder wird der Kraftübertragungspunkt
nicht bis an den äußeren Rand bewegt, so dass
nur kurze Hebelarme entstehen, was eine starke Reduzierung der Richtgelenk-Rückstellleistung,
insbesondere bei großen Längsdruckkräften
verursacht.
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Der
Bedarf an Einbauraum steht in keinem Verhältnis zur erzielten
Rückstellleistung.
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Eine
relative Abnahme des Rückstellmomentes bei ansteigenden
Längsdruckkräften ist typisch.
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Aufgabenstellung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eisenbahn-Kuppelstange mit Richtgelenken
zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Lösungen
vermeidet und durch ein verbessertes Gesamtwirkprinzip und eine
Kombination von Einzeleffekten die Rückstellleistung wesentlich
erhöht wird, bei geringen Herstellungskosten, raumseitig
günstigen Einbaubedingungen, erhöhter Zuverlässigkeit
und einem niedrigen Gewicht der Kuppelstange.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ergänzungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Das
wesentliche der Erfindung ist, dass durch sie gleichzeitig zwei
Leistung steigernde Effekt optimal genutzt werden.
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Ziel
ist es, dass beim Durchfahren der Wageneinheiten durch einen Gleisbogen
unter gleichzeitig wirkenden Längsdruckkräften
relativ schnell und unkompliziert eine bedeutende und außermittige Verlagerung
des Kraftübertragungspunktes im Richtgelenk erreicht wird.
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Diese
Außermittigkeit bestimmt mit der Größe
der wirkenden Längsdruckkraft die Höhe des wirkenden
Rückstellmomentes, welches eine Verringerung der Hy-Kräfte zwischen Schiene und führendem Radspurkranz
bewirkt und somit die Entgleisungssicherheit maßgeblich
positiv beeinflusst.
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Der
erste Effekt wird erfindungsgemäß durch das Zurücksetzen
der Schwenklager der Kuppelstange gegenüber der Krafteinleitungsfläche
des Richtgelenkes erzielt.
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Durch
den somit erreichten, bedeutend größeren Abstand
wird erfindungsgemäß beim Ausschlag der Kuppelstange
eine zusätzliche Verschiebung des Kraftübertragungspunktes
nach außen erzielt.
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Dadurch
vergrößert sich erstens das Rückstellmoment.
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Erfindungsgemäß wird
zweitens in bekannter Weise beim Ausschlag der Kuppelstange der
definierte Bewegungsabstand zwischen dem Abstützkörper
des Kuppelstangenkopfes und der Druckeinleitungsfläche
aufgebraucht.
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Der
Kraftüberleitungspunkt befindet sich somit jetzt auf der
Höhe des Abstützkörpers und damit an
einem optimal großen Hebelarm.
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Beide
Effekte sichern erfindungsgemäß und gemeinsam
in Kombination das maximal denkbare Rückstellmoment und
damit ein größtes Leistungsvermögen der
Richtgelenke.
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Der
Effekt setzt in bekannter Weise erst ein mit dem Erreichen eines
bestimmten Kuppelstangenausschlages und einer bestimmten Anfangslängsdruckkraft,
das heißt, bei Gleisradien unter 400 bis 300 m und Anfangslängsdruckkräften
von 1/3 bis ½ der geforderten Mindestlängsdruckkräfte.
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Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an
Hand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
eine Draufsicht auf ein Ende einer Eisenbahn-Kuppelstange mit Richt gelenk
in Teilschnitten.
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2:
einen Querschnitt durch das Richtgelenk nach Linie A-A.
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Die 1 und 2 zeigen
jeweils die Endpartie der Kuppelstangen 2, die über
Anschläge mit dem jeweiligen Untergestell 1 der
einzelnen Wagen einer zwei- oder mehrteiligen Tragwageneinheit verbunden
sind.
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An
den Enden der Kuppelstangen 2 sind Kuppelstangenköpfe 6 angeordnet.
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Die
Enden der Kuppelstangen 2 überragen Kuppelstangenendzugteile 7, über
welche die Kuppelstangen 2 über Stützlager 4 mit
je einem Stützlagerbefestigungskörper 20 mit
den Untergestellen 1 der Tragwageneinheit verbunden sind.
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Geführt
und vorgespannt durch die Kuppelstangenendzugteile 7 sind
in Druckrichtung druckseitige Federplatten 9, und in Zugrichtung
zugseitige Federplatten 10 angeordnet, durch welche eine
elastische und spielfreie Anbindung der Kuppelstangen 2 am
jeweiligen Untergestell 1 gegeben ist.
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Das
Schwenklager 13, welches den Drehpunkt zwischen Untergestell 1 und
der jeweiligen Kuppelstange 2 darstellt, ist im Stützlager 4 hinter
der Mitte des Stützlagerbefestigungskörpers 20,
in Richtung der zugseitigen Federplatten 10 angeordnet.
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Zwischen
dem Kupplungskopf 6 und der Druckeinleitungsfläche 11 am
Stützlager 4 sind Ausgleichscheiben 12,
vorzugsweise aus einem Gleitwerkstoff, vorgesehen.
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Die
Kuppelstangenköpfe 6 tragen im Umfangsbereich,
um einen weiteren Effekt sicherzustellen, gleichzeitig noch Abstützkörper 8.
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Ein
vorgesehener definierter Bewegungsabstand 16 ist in bekannter
Weise so ausgelegt, dass die Abstützkörper 8 weit
vor dem Erreichen des kritischen kleinsten Gleisbogens, als Verursacher
der ungünstigsten Entgleisungssituation, der im Europäischen
Eisenbahnverband im Rangierbetrieb festgelegt ist und bei einer
gleichzeitigen definierten Anfangs-Längsdruckkraft LDK an der Druckeinleitungsfläche 11 zur
kraftschlüssigen Anlage kommen.
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Aufgrund
des vorgesehenen großen Abstandes der Schwenklager 13 von
der Druckeinleitungsfläche 11 und der Vergrößerung
des Gesamtmaßes der Stützlagerstärke 5,
gibt es gleichzeitig noch einen größeren Verschiebeweg
des Kuppelstangenkopfes 6 mit seinen Abstützkörper 8 in
Richtung größerer Exzentrizität der Kraftüberleitung.
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Damit
wird bei Kuppelstangenausschlägen über den vertikalen/horizontalen
Ausschlagwinkel α die außermittige Längsdruckkrafteinleitung,
welche allein die Höhe des Rückstellmomentes eines
Richtgelenkes 3 bestimmt, durch zwei, gleichzeitig in Kombination
wirkende Effekte beeinflusst.
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Als
erstes durch die entstandene Kraftüberleitung über
die Stützkörper 8 des Kuppelstangenkopfes 6,
und als zweites durch die Vergrößerung des Verschiebemaßes
des Koppelstangenkopfes 6 infolge des vergrößerten
Abstandes zwischen Druckeinleitungsfläche 11 und
dem Schwenklager 13.
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Um
eine weitere Steigerung des Rückstellmomentes zu erzielen,
ist nach 1 und 2 auch vorgesehen, die Abstützkörper 8/17 breiter
auszuführen und mit einer sphärischen Abrollfläche 18 zu
versehen.
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Bei
einem extremen Ausschlag rollt dann der Kraftübertragungspunkt
der Längsdruckkraft LDK, in Abhängigkeit
des Ausschlagwinkels, vorprogrammiert am Schluss bis an den äußeren
Rand des Umfanges des verbreiterten Abstützkörpers 8.
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Da
die horizontalen Rückstellmomente in den häufigsten
Fällen größer als die vertikalen Rückstellmomente
eines Richtgelenkes auszulegen sind, werden die Richtgelenkbreiten
und die Richtgelenkhöhen in ihrer Ausführung nach 2,
Position 14 und 15 vorgeschlagen.
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Es
ist also auch denkbar, dass die Abstützkörper 8 nur
an den Seitenbereichen des Kuppelstangenkopfes 6 vorhanden
sind.
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Zusammenfassend
kann festgestellt werden, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung einer Eisenbahn-Kuppelstange mit Richtgelenken den
Vorteil einer bedeutenden Steigerung der Rückstellleistung
sicherstellt.
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Die
Richtgelenkbreite kann auch um den, aus der Anordnung des Schwenklagers 13 gewonnenen
zusätzlichen Verschiebeweg des Kuppelstangenkopfes 6 verringert
werden, was bei gleichzeitig erzieltem hohen Leistungsvermögen
zu einer Gewichts- und Aufwandsreduzierung und zu einer größeren
Baufreiheit führt.
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- 1
- Untergestell-Tragwageneinheit
- 2
- Kuppelstange
- 3
- Richtgelenk
- 4
- Stützlager
- 5
- Stützlagerstärke
- 6
- Kuppelstangenkopf
- 7
- Kuppelstangenendzugteil
- 8
- Abstützkörper
- 9
- Druckseitige
Federplatte
- 10
- Zugseitige
Federplatte
- 11
- Druckeinleitungsfläche
- 12
- Ausgleichscheibe
- 13
- Schwenklager
- 14
- Richtgelenkbreite
- 15
- Richtgelenkhöhe
- 16
- Definierter
Bewegungsabstand
- 17
- Verbreiterter
Abstützkörper
- 18
- Sphärische
Abrollfläche
- 19
- Stützlagerbefestigungskörper
- 20
- Mitte
des Stützlagerbefestigungskörpers
- α
- Horizontaler/vertikaler
Ausschlagwinkel
- LDK
- Längsdruckkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10246428 [0003, 0004]
- - EP 1247715 [0003, 0007]